(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な上側加工ディスクを有し、当該上側加工ディスクのリング状加工面は加工用コートが被着されて下側加工面に対向し、これら上下加工面は互いの間に加工間隙を形成し、当該加工間隙に複数枚のロータディスクが配置され、当該ロータディスクは凹部にワークを収容して、回転デバイスによって回転させられてサイクロイド軌道を描いてワークを移動させる機械加工機であって、
少なくとも１つの加工パラメータを取得する複数個のセンサ素子（３２）が、加工面と平行に延びる互いに離間した前記上側加工ディスク（１０）の平行面に埋め込まれ、
前記センサ素子（３２）の各々は、アクティブまたはパッシブＲＦＩＤチップと組み合わされた素子であり、前記加工面と前記センサ素子との距離に応じて共振周波数が変化し、当該共振周波数の変化を読取り可能な前記センサ素子または前記ＲＦＩＤチップのアンテナを備え、
読取りデバイス（３４）は、前記ＲＦＩＤチップの加工パラメータを読み出す前記上側加工ディスク（１０）側に対応されていることを特徴とする機械加工機。
【請求項２】
請求項１に記載の機械加工機において、
前記ＲＦＩＤチップを有するセンサ素子（３２）は、前記加工ディスク（１０）の断面全体に略均等に配置されていることを特徴とする機械加工機。
【請求項３】
請求項１に記載の機械加工機において、
前記ＲＦＩＤチップを有するセンサ素子は、前記加工面（２２）の半径に沿って配置されていることを特徴とする機械加工機。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の機械加工機において、
前記センサ素子は、圧力センサであることを特徴とする機械加工機。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の機械加工機において、
前記センサ素子は、温度センサであることを特徴とする機械加工機。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の機械加工機において、
前記加工面（２２）は互いに接合された多数のセグメント（３８）によって形成され、前記ＲＦＩＤチップを有するセンサ素子は、個々のセグメント（３９）に対応させられていることを特徴とする機械加工機。
【請求項７】
請求項６に記載の機械加工機において、
前記セグメント（３９）に当該セグメントの背面から表面に連通する光ファイバ（４６）が組み込まれていることを特徴とする機械加工機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は加工パラメータを取得するための手段を備えた機械加工機に関する。
本発明は、垂直軸回りに駆動する、リング状加工面を備えた少なくとも１枚の上側加工ディスクを有する機械加工機に関する。上側加工面には下側加工面が対応させられ、当該下側加工面は固定されているか、または、下側加工ディスクに取付けられている。両加工面の間には加工間隙が形成され、凹部にワークを収容したロータディスクが当該間隙に配置されている。ロータディスク自体は回転デバイス、例えばピンリングまたは歯付きリングによって回転運動がもたらされるため、それらはワークとともにサイクロイド軌道を描いて運動する。上側および下側加工ディスクを有した機械加工機は、両面加工機と称呼されている。同様に、ワーク、例えば、半導体ディスク（ウエハ）の平行平面加工が実施される。当該機械加工は研削、ラッピング、ポリシングなどから構成されている。加工工程に応じて、加工面は、ワーク面に作用する加工用コートが被着されている。加工工程に応じて、それぞれ任意に研磨剤またはラップ剤を含むタッピング流体（a tapping fluid）が加工間隙に導入される。
【背景技術】
【０００２】
例えば、材料の研磨を速やかに実施し、かつ、コスト節約を実施するため、いわゆる「浮動加工」による研削法が開示されている。この方法において、ワークは、ロータディスクの凹部に比較的ゆるく収容される。
【０００３】
加工間隙の形状寸法は、ワークの精度、すなわち、ワークの絶対的な平坦性および平行度にとって重要である。加工間隙は、できる限り平行な平行加工面によって形成されるのが重要である。ただし、熱膨張効果が加工間隙に影響して、望ましくないワーク外形寸法をもたらすことが分かった。研削加工中の加工ディスクの変形は、加工ディスク領域の加温のバラツキで生じるバイメタル効果に起因する（特許文献１参照）。
【０００４】
また別例として、このバイメタル効果を使用して、加工ディスク用のキャリアディスクの温度を影響させて加工ディスクを変形させること、つまり加工ディスクの温度に依存して歪みを生じさせることは公知である。略平行な加工間隙が実現されるために、加工平面が一定の形状となるように変形される。
【０００５】
中間要素なしで、使用時間が増すとともに摩耗する加工用コートを有する加工ディスクにおいて、コートの摩耗が一定量に達すると、加工ディスクを交換するか、または新しい加工用コートを被着することが必要である。
【０００６】
加工間隙の状態、またはその制御のそれぞれにとって、加工間隙の温度は重要である。前記引用文献から、加工ディスクまたは加工間隙のそれぞれの温度、その他に加工ディスク間の間隔を測定することは公知である。
【０００７】
上側加工ディスクは、予め設定された圧力で下側加工ディスクに押圧される。この圧力は、温度および経時的に進行する摩耗の程度に対して重要でない。公知の機械加工機において、予め設定された圧力は、ワークの被加工単位面積当たりの圧力がどれほどであるかを知ることなく、加工ディスクに加えられる（特許文献２参照）。
【特許文献１】ドイツ出願公開第１０３  ４４  ６０２号
【特許文献２】ドイツ特許第１０  ２００４  ０４０  ４２９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、冒頭に述べたタイプの機械加工機を改善し、その特徴として、少なくとも１つの操作パラメータを取得するための、配置ならびに読取りが容易な手段を備えるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題は請求項１に記載の特徴によって解決される。
【００１０】
本発明による機械加工機において、加工パラメータを取得するための複数個のセンサ素子が、上側加工ディスク内に該ディスクの断面全体に分散配置される。前記センサ素子は、アクティブまたはパッシブＲＦＩＤチップと組み合わされ、読取りデバイスは、ＲＦＩＤチップの読取りのための前記上側加工ディスクに対応付けされている。
【００１１】
ＲＦＩＤチップにより、対象物の自動識別および位置特定が可能である。当該チップはトランスポンダとも呼ばれる。これらは、チップとアンテナを有するチップを含んでいる。この種のＲＦＩＤチップは、要求された信号が生ずると、エネルギーと周波数帯に応じて、読取りデバイスに向けて一定距離の範囲内で無線でデータを送信することができる。当該読取りデバイスは、高周波磁界変動を発生させ、これが前記ＲＦＩＤトランスポンダのアンテナによって受信される。当該チップのアンテナコイルの誘導電流が、トランスポンダ内のマイクロチップを駆動させる。パッシブＲＦＩＤのコンデンサが充電され、これがチップに電圧供給を行う。当該トランスポンダは、少なくともシリアルナンバーまたは、読取りデバイスによって要求されたその他のデータを含んだ磁界を放つ。
【００１２】
この種のＲＦＩＤチップまたはトランスポンダをセンサと組み合わせることも公知である。本発明の１実施形態において、加工面からワークに付与される圧力を測定する圧力センサを設けることができる。したがって、例えば、加工ディスクの加工面全体に均等に分散配置された複数個のセンサを用いて、加工間隙内の圧力プロファイルを決定することができる。同様に温度センサを使用した場合にも当てはまる。複数個の温度センサを用いて、加工間隙内の温度プロファイルを決定することができる。結果として、加工間隙の形状寸法への影響を最適化することにより、温度に応じて制御または調節を行うことができるので、所望の加工間隙の形状寸法を達成することができる。
【００１３】
最後に、センサを用いて、例えば、センサの共振周波数は、皮膜（the coating layer）の厚さによって変化するので、加工ディスクに被着された皮膜の摩耗も検出することができる。
【００１４】
個々のＲＦＩＤチップは、固有の識別キーを有しており、かつ、加工ディスク内部におけるチップの分布パターンも既知である。結果として、加工間隙内の温度、圧力またはその他のパラメータを、座標に対しておおよそ点的（point-wise）に決定することができる。
【００１５】
読取りデバイスには各ＲＦＩＤチップの識別キーが記憶されているので、当該チップごとに順次に問合せを行うことが可能であり、これによって各チップの場所で求められるべきパラメータを読み取ることができる。読取りデバイスとＲＦＩＤチップとの間の通信には静電界または電磁界を使用することができる。
【発明の効果】
【００１６】
この本発明に係る加工パラメータを取得するための手段を備えた機械加工機によれば、本発明のセンサ素子の使用によって、加工動作の改善、ワーク品質の向上、ワーク表面への損傷、および反復加工の必要性の減少が達成される。さらに、機械加工機のアイドル時間を減少させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明を詳細に説明する。
上側加工ディスク１０と下側加工ディスク１２の各々は、一方にキャリアディスク１４他方にキャリアディスク１６を同時に有し、当該キャリアディスク１４、１６は、それぞれ垂直駆動軸１８または２０によって回転駆動することができる。当該加工ディスクの駆動手段と同様にそれらの取り付け、および、加工ディスク間のワークにアクセスするための上側加工ディスク１０を回して取り外すことができることについては、特に述べない。つまり、この種の両面機械加工機では、公知である。
【００１８】
加工ディスク１０、１２のそれぞれは、互いに対向する加工面２２、２４を有していることを特徴とする。当該加工面は、例えば、研磨布または研削布のようなクロス、または、本実施例の図の符号２６、２８のそれぞれで示されているように、研磨材コートによっても形成されている。加工面２２、２４は、加工間隙３０を形成しており、当該加工間隙３０は、その間隙３０でワークの平行平面加工を確保するために、その全域にわたってできる限り一定幅を有していなければならない。上側加工ディスク１０の外形寸法は、特に、加工プロセス（摩擦）を通じて影響をうける。例えば、暖機運転の変化によるバイメタル効果などが挙げられる。加工間隙３０内のワークは、凹部にワークを収容する、いわゆるロータディスクによって保持されている。当該ロータディスクは、回転によってサイクロイド軌道がもたらされ、その際、当該ロータディスクは、外歯で噛み合いつつピン付きまたは歯付きリングの内側および外側を回転する。さらに、この原理も公知である。
【００１９】
この種の加工機の最適な動作には、加工中に１つまたは複数個の加工パラメータを取得するのが有利である。例えば、加工パラメータとして、温度、ワークにかかる圧力、加工用コート２６、２８の摩耗度、加工間隙の幅などを測定して取得するのが有利である。図１には複数個のセンサ素子３２が、断面全体にわたって略均等に分布させられて表されており、当該センサ素子３２の各々は同時にＲＦＩＤチップ（Radio frequency identification chip：無線認識チップ）ととも１構成要素を形成している。この種のセンサ素子付きＲＦＩＤチップは公知であり、比較的にかなり小さな寸法にできる。これらは加工面２２と平行をなす加工用コート（層）２６の１つの面内に埋め込まれる。当該センサは、例えば温度、圧力、加工間隙の幅などを測定することができる。ＲＦＩＤチップはパッシブチップであり、マイクロプロセッサに加えて、チップの識別とチップが埋め込まれた場所とを識別する識別キーが登録されたメモリを含んでいる。読取りデバイス３４によって個々のチップが駆動されて、順次に問合せが行われ、これによって、センサ素子３２の状態、すなわち、それらによって測定された温度、測定された圧力、測定された加工間隙３０の幅などの問合せも行うことができる。駆動された後、センサ素子３２は、読取りデバイス３４に信号を送り、当該読取りデバイスはその信号を制御・調節ユニット３６に与え、当該制御・調節ユニット３６は、上記両面加工機による加工プロセスを制御・調節する機能を果たす。
【００２０】
センサ素子３２が共振回路として動作する場合には、それらの周波数は加工面２２との距離に応じて変化する。あるいは、アンテナ共振の変化を求めることもできる。こうすることにより、加工用コート２６の摩耗度も測定することができる。必要であれば、例えば摩耗度またはその他のパラメータを測定するために、複数の平行面にセンサ素子３２を設けることもできる。
【００２１】
図示例において、加工用コート２６は、適切な結合剤で互いに接合された個々の六角形セグメント３８によって構成されている。例えば、セグメント３８自体は適切な結合剤で結合された研磨剤で形成されている。図２において、個々のセグメント３９は黒で描画されている。これらは加工ディスク１０の内周４０と外周４２との間に列を形成している。ＲＦＩＤチップ付きセンサ素子はそれぞれ、各々のセグメント３９の下側または裏側に配置されている。たとえば、当該センサは、温度センサである。これにより、加工面２２の半径全体にわたる温度を測定することが可能である。この種の温度センサは、図４において符号４４で示されている。当該センサはセグメント３９の背後に配されている。光ファイバ４６が、セグメント３９に埋め込まれている。
【００２２】
図３に示したセグメント３９は、圧力センサ４８の前方に位置している。当該センサは、加工動作の間にセグメント３９に及ぼされる力Ｆを測定する。
【００２３】
センサとＲＦＩＤチップとからなるユニットは、ハウジングを有するか、または、ハウジング無しで組み込まれていてもよい。エネルギー供給用の補助外部コンデンサは、加工ディスクの基材中に配置することができる。前記ユニットは、加工ディスクの製造時に鋳込みおよびバーンインを行うことができる。その他の取り付け法も考えることができる。
【００２４】
前記ユニットは、加工面の外形寸法を測定するためにデータ管理システム（ＤＭＳ）と組み合わされてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る両面機械加工機を簡略化して示す図である。
【図２】図１に示した上側加工ディスクの加工面の一部を示す図である。
【図３】図２に示した加工ディスクの１セグメントをセンサとともに示す斜視図である。
【図４】図２に示した加工ディスクの１セグメントを別のセンサとともに示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０，１２  …  加工ディスク
１４，１６  …  キャリアディスク
２６，２８  …  加工用コート
３２  …  センサ素子
３８，３９  …  セグメント
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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